熱絲化學氣相沉積制備SiCN薄膜的研究.pdf

1、硅碳氮(SiCN)薄膜作為一種新型的寬帶隙半導體材料，因其優(yōu)異的物理和化學特性，使它成為當前材料科學領域的研究熱點之一。研究表明，它具有較高的硬度及優(yōu)良的抗氧化、抗腐蝕、耐磨損、熱的穩(wěn)定性和良好的發(fā)光特性等。因此，對SiCN的研究具有重要的應用價值。 本文選用簡單易行的低成本的熱絲化學氣相沉積(HFCVD)系統(tǒng)在Si襯底上合成SiCN薄膜。系統(tǒng)摸索了制備工藝(襯底溫度，N2、CH4和H2流量，反應室壓強)對成膜質量的影響，采用F

2、T—IR、SEM、XPS來研究在不同工藝條件下薄膜的結構、表面形貌及氮元素含量，最終得到制備薄膜的優(yōu)化工藝條件：鎢絲溫度2100℃，襯底溫度900℃，鎢絲距襯底的距離8mm，SiH4、CH4和N2流量分別為1 SCCM、2 SCCM和4SCCM，反應室壓強6.0×102 Pa。進而通過SEM、AFM、XRD、FT—IR、XPS及Raman表征手段對優(yōu)化工藝條件下制備的薄膜的表面形貌、晶體結構及化學組成進行了分析。AFM和SEM結果表明S

3、iCN薄膜的生長方式為二維的島狀生長，薄膜表面由一些高度為515nm，直徑Φ2μm左右的顆粒組成，同時這些顆粒排列整齊有序，顆粒尺寸、分布較為均勻，聚集也較為緊密。XRD圖譜分析表明薄膜雖然已經晶化，但晶化的并不充分，存在著微晶和非晶的成分，通過Jade軟件擬合計算出薄膜的結晶度為43.99％；XPS、FT—IR及Raman結果表明薄膜中氮的相對含量達到了27.20％，SiCN薄膜不是SiC和Si3N4的簡單混合，薄膜中Si、C和N三種